纳米马达让CRISPR-Cas-9钻进癌细胞心窝进行基因编辑

来源: 生物谷  2018-02-22 A- A+

在癌症研究领域,“Cas-9–sgRNA”复合物是一种有效的基因编辑工具,但是其穿过细胞膜接触肿瘤细胞基因组的能力非常低。来自美国和丹麦的科学家们现在开发了一种可以运动的纳米马达,可以有效输送并释放这种基因魔剪系统。在这篇发表于《Angewandte Chemie》的文章中,研究人员详细描述了他们开发的超声驱动的纳米马达。

图片来源:Wiley-VCH

基因工程是一种有潜力的癌症治疗手段,在适应性细菌免疫防御系统“CRISPR”发现之后经历了蓬勃的发展。目前用于基因编辑的工程化CRISPR系统包含两个组分:一个单链引导RNA(sgRNA)和Cas-9核酸酶,其中sgRNA可以引导Cas-9核酸酶结合特异的基因序列,随后核酸酶发挥其基因编辑功能。然而输送这个庞大的基因编辑系统进入细胞存在一定问题。该研究通讯作者Liangfang Zhang 和Joseph Wang来自加州大学圣地亚哥分校(UCSD),他们及其同事现在开发出了一种超声驱动的纳米线,可以主动将Cas9–sgRNA复合物运输穿过细胞膜进入细胞。

金纳米线可以被动穿过细胞膜,但是由于它们的特殊不对称形状,超声可以促使它们主动运动。“金纳米线马达的不对称形状对于超声驱动是必不可少的。”作者强调道。他们把该纳米马达与Cas9–sgRNA复合物通过硫键结合在一起。这些可还原的化学键在肿瘤细胞内具有优势,它们可以被癌细胞内丰富的天然还原性物质谷胱甘肽打断,这就促使Cas9–sgRNA复合物被释放进入细胞核发挥作用,如敲除基因。

作为一个测试实验,研究人员检测了表达绿色荧光蛋白的黑素瘤细胞B16F10中的荧光强度变化。他采用超声对细胞处理5分钟,这可以加速携带Cas9–sgRNA复合物的纳米马达穿过细胞膜进入细胞。他们发现他们的Cas9–sgRNA复合物可以在很低浓度下有效抑制荧光蛋白的表达。

因此,有效使用超声驱动的纳米马达作为主动运输工具以及需要的编辑工具浓度极低使该研究极具魅力。同时这个系统还非常简单,仅包含很少地、容易制备的组分,这也是该研究的一大亮点。

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